Bài tập tính toán, thiết kế thiết bị truyền nhiệt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM TRUNG TÂM MÁY VÀ THIẾT BỊ Đề tài: : NHẬN XÉT ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………… LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn trung tâm công nghệ hóa và thầy Nguyễn Kính đã tận tình hướng dẫn em trong quá trình thực hiện và hoàn thiện đề tài này, cũng như giúp em phát triển tư duy, sự vận dụng linh hoạ, sáng tạo những kiến thức đã được học . Trong quá trình thực hiện em cũng đã nhận được rất nhiều sự quan tâm và giúp đỡ từ phía thầy cô và bạn bè . Em xin chân thành cảm ơn. I. CÁC CÔNG THỨC CẦN DÙNG TRONG QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NHIỆT 1) Công thức tính nhiệt lượng truyền qua bề mặt trao dổi nhiệt Q = KF∆t Q: nhiệt lượng, W K: hhệ số truyền nhiệt, W/m2.độ F: Bề mặt truyền nhiệt, m2 ∆t: chênh lệch nhiệt độ, oC 2) Phương trình cân bằng nhiệt lượng Q =G1C1t1đ + G2C2t2đ = G1C1t1c + G2C2t2c + Qtt (1) Trong đó: G1:lượng chất lỏng nóng đưa vào thiết bị,kg/s G2: lượng chất lỏng nguội đưa vào thiết bị, kg/s C1: nhiệt dung riêng của chất lỏng nóng, J/kg.độ C2 : nhiệt dung riêng của chất lỏng nguội, J/kg.độ t1đ t1c: nhiệt độ đầu vào và cuối của chất lỏng nóng, 0C t2đ t2c : nhiệt độ đầu vào và cuối của chất lỏng nguội, 0C Qtt: Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh, W II. BÀI TẬP TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT Một thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm, dùng làm lạnh một dung dịch có lưu lượng là 90kg/ph từ nhiệt độ 1200C đến 500C. Dung dịch được làm lạnh bằng nước lạnh chảy ngược chiều, có nhiệt độ vào là 200C, đi ra có nhiệt độ là 450C. Cho nhiệt dung riêng của dung dịch và của nước lần lượt là 2800 J/kg.độ và 4186 J/kg.độ, hệ số truyền nhiệt của thiết bị là 340 W/m2.độ, giả sử nhiệt tổn thất không đáng kể. Xác định: Lưu lượng nước cần sử dụng Diện tích bề mặt truyền nhiệt Tóm tắc bài toán: G1: 90kg/ph = 1.3 kg/s C1: 2800 J/Kg.độ ; C2:4186 J/Kg.độ t1đ =120oC ; t1c: 50oC t2đ =20oC ; t2c: 45oC K: 340 W/m2.độ G2 ? F ? Giải Áp dụng công thức (1) ta có: G1C1(t1đ - t1c) = G2 C2(t2c - t2đ) Kg/s Mà ta lại có: (2) Hình1: mô tả biến đổi nhiệt độ trong thiết bị trao đổi nhiệt Từ hình trên ta xác định được: ∆t1 = 120 - 45 = 75 oC ∆t2 = 50 - 20 = 30 oC => 0C Q =G1C1t1đ + G2C2t2đ = 1.5x2800x120 + 2.809x4186x20 = 739169.48 w Q = KF∆t => m2 Vậy: Lưu lượng dòng nước lạnh để làm nguội dung dịch là 2.809 Kg/s Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt là 183.88 m2